[发明专利]一种基于地面压裂的坚硬顶板临空巷道冲击地压控制方法

说明书

本发明公开了一种基于地面压裂的坚硬顶板临空巷道冲击地压控制方法，包括：S1：选取以煤矿工作面内小于等于距离煤层垂直距离H1，且坚硬顶板的单轴抗压强度和厚度分别超过σ_c和H2的坚硬顶板为压裂目标层；S2：在上个煤矿工作面开采前，在临空巷道垂直距离S1的位置，以倾斜角度α钻取斜井，直至斜井穿透全部所述压裂目标层；S3：确定垂直于斜井且沿着工作面推进方向，利用高能射孔枪依次对压裂目标层的两侧射孔等步骤；本发明可从源头上控制坚硬顶板大面突然垮落引发的临空巷道冲击地压。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，更具体的说是涉及一种基于地面压裂的坚硬顶板临空巷道冲击地压控制方法。

背景技术

目前，坚硬顶板是指煤层上覆厚度大，强度高，完整性好的岩层，通常为细砂岩、中粒砂岩等，而我国1/3的矿区普遍存在坚硬顶板；临空开采是煤矿工作面最为常见的一种开采状态，坚硬顶板临空巷道开采条件下，工作面上覆厚硬的顶板大面积悬顶后突然破断，回转挤压煤柱造成临空巷道瞬间变形，出现冲击地压现象。

但是，目前针对坚硬顶板临空巷道冲击地压的控制问题，主要分为主动卸压和被动支护两个方面，主动卸压一般采用井下水压致裂和聚能爆破手段破坏坚硬顶板完整性，减小顶板来压步距，降低采场能量释放梯度，从而控制冲击矿压的强度；被动支护通常采用高强度锚杆锚索、防冲液压支架等方式加强临空巷道抵抗冲击地压的能力。两种方式虽然都能在一定程度上控制了临空巷道冲击地压，但也存在一定的缺陷，如井下水压致裂和聚能爆破手段等主动卸压手段受到技术、装备和作业空间的限制，控制范围难以超过煤层上覆50m，而高强度锚杆锚索、防冲液压支架等被动方式不是在源头上降低、消除冲击地压，难以保证控制效果。

因此，如何提供一种控制范围广的坚硬顶板临空巷道冲击地压控制方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于地面压裂的坚硬顶板临空巷道冲击地压控制方法，该方法可以从源头上控制坚硬顶板大面突然垮落引发的临空巷道冲击地压，同时控制范围广，控制效果好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于地面压裂的坚硬顶板临空巷道冲击地压控制方法，包括：

S1：选取以煤矿工作面内小于等于距离煤层垂直距离H1，且单轴抗压强度和厚度分别超过σ_c和H2的坚硬顶板为压裂目标层；

S2：在临空巷道垂直距离S1的位置，以倾斜角度α钻取斜井，直至斜井全部穿透所述压裂目标层；

S3：确定垂直于斜井且沿着煤矿工作面推进方向，利用高能射孔枪依次对压裂目标层的两侧射孔；

S4、依次对各个射孔进行封孔、压裂；

S5、沿着煤矿工作面推进方向移动距离S2，在临空巷道垂直距离S1的位置，以倾斜角度α再次钻取斜井，直到斜井穿透全部所述压裂目标层；

S6、执行步骤S3和S4，完成斜井的压裂目标层的致裂；

S7、重复执行步骤S5和S6，直至完成煤矿工作面的压裂。

优选的，所述压裂目标层选取条件中，工作面内距离煤层垂直距离H1与煤层开采厚度h相关，当0h≤4.5m时，H1＝50m；当4.5mh≤8m时，H1＝80m；当h8m时，H1＝150m。

优选的，坚硬顶板的单轴抗压强度σ_c和厚度H2，存在如下关系：当8m≤H2≤15m时，σ_c＝75MPa；当15mH2≤30m时，σ_c＝65MPa；当H230m时，σ_c＝50MPa。